Расчет прочности на срез определяем по формуле
|
я<?кр |
0,43-120 000 |
= 995 кгс/см2. |
|
Тср~ npSdi |
3,14 - 0,75 -1,6 -13,8 |
|
|
|
|
TQ ср |
|
|
|
Тср |
|
где тоср — предел выносливости на срез при пульсирующем цикле нагрузок
|
т0ср = |
(0 ,7 - 0,8) аор. |
|
т0 Ср = 0,7 • 37,5 = 26,25 кгс/мм2. |
|
К |
26,25 |
2,64. |
|
9,95 |
|
|
|
на |
Задача 120. Рассчитать упорный шариковый подшипник крюка |
прочность, если максимальная нагрузка на крюке 150 тс, диа |
метр шарика do = 50 мм. |
Дополнительные данные приведены |
в |
ходе решения. |
|
|
|
Решение. Величины статической грузоподъемности подшипников |
различных типов могут быть определены по следующим формулам:
радиальные шарикоподшипники |
« |
Qct— BZd%\ |
|
радиальные и упорные шарикоподшипники |
с цилиндрическими |
и сферическими роликами |
|
<?ст = BZd0l; |
|
радиально-упорные шарикоподшипники
QCT — BZd* cos Р;
роликоподшипники конические радиальные и упорные
QCT— BZd0l cos р,
где Z — количество тел качения; do — диаметр тела качения (для бочкообразных наибольший, для конических — средний) в мм; I — длина ролика; Р — угол контакта; В — числовой коэффициент, принимаемый согласно данным табл. 39.
В нашем случае
Qct= 2>,2>Zd%.
Принимаем QCT = 150 000 кгс, тогда
V |
С?ст |
150 000 |
л о г, |
|
3,3d% ~ |
3,3-502 |
==АО’°- |
Принимаем Z — 20.
Значение коэффициента Б |
Т а б л и ц а 39 |
|
Тип подшипника |
Б |
Ш а р и к о п о д ш и п н и к и |
|
Радиальные и радиально-упорные однорядные |
0,85 |
Радиальные и радиально-упорные сферические двухрядные |
0,72 |
Упорно-радиальные |
3 |
Упорные |
3,3 |
Упорные без желобков |
1,5 |
Р о л и к о п о д ш и п н и к и |
|
Короткие цилиндрические ролики |
1,6 |
Сферические двухрядные радиальные |
3 |
Конические радиальные |
1,6 |
Цилиндрические и конические упорные |
6 |
Упорные со сферическими роликами |
9 |
Считая, что все шарики воспринимают одинаковую нагрузку, нагрузка на один шарик составит
Максимальное контактное напряжение для шарика упорного под шипника определяем по формуле
|
= 5100 У - ц - = 5Ю0 V ^ |
= 34 000 кгс/см2> |
что меньше |
допустимого [а] |
= 35 000 |
кгс/см2. |
Задача |
121. Рассчитать |
пружину |
крюка грузоподъемностью |
130 т на прочность, если диаметр прутка d — 36 мм, средний диа метр пружины D cр = 226 мм, рабочий ход пружины S = 145 мм, материал прутка — сталь 50С.
Решение. Нагрузка на пружину складывается из нагрузки от соб
ственного веса подвижных деталей крюка, веса бурильной |
свечи |
и веса элеватора со штропами |
|
^■ -?1+?св + д2. |
|
где qx — вес подвижных деталей крюка; qc&— вес бурильной |
свечи; |
q2 — вес элеватора со штропами. |
|
Расчетные нагрузки на пружину для определения ее грузоподъем ности берем из табл. 40.
Таким образом, по данным табл. 40 для крюка грузоподъем ностью 130 т Рв = 2250 кгс.
|
Расчетные нагрузки на пружину |
|
Т а б л и ц а 40 |
|
|
|
|
Вид нагрузки |
Нагрузка на пружину в кгс при грузоподъемности крюка, т |
|
300 |
200 |
130 |
|
75 |
|
|
|
|
Яг |
1400 |
1000 |
650 |
** |
450 |
** |
|
1800* |
1800* |
1200 |
1200 |
Яг |
600 |
600 |
400 |
|
350 |
|
Р в |
3800 |
3400 |
2250 |
|
2000 |
|
*Длина свечи 36 м.
**Длина свечи 24 м.
Учитывая сопротивление трения при подъеме свечи пружиной, за расчетную нагрузку принимается
Рр = 1,15-Рв = 1,15.2250 = 2600 кгс.
Определяем максимальную допустимую нагрузку на пружину по формуле
Itcffi [о]сж
8DCp
где d — диаметр прутка пружины, d — 36 мм; Dcp — средний диа метр пружины. D cр = 226 мм; [а]сж — допустимое напряжение на сжатие для материала пружины, [а]сж = 5800 кгс/см2.
Ршах — |
3,14 • 3,63 • 5800 |
= 4700 кгс. |
|
8 • 22,6 |
|
Прогиб одного витка пружины при нагрузке 1000 кгс составит
8 £ > 1 р 1 0 0 0
f Skp *
где ф — модуль упругости на кручение, ф = 8-105 кгс/см2.
|
, |
8 • 22,63 • 1000 |
1,12 |
см. |
|
|
1 3,64 • 800 000 |
|
|
|
|
|
Прогиб |
всей пружины при |
числе |
рабочих витков i — 12 |
под |
нагрузкой |
1000 кгс |
if = 12-1,12 = |
|
|
|
|
/ х = |
13,5 |
см. |
|
Нагрузка, соответствующая |
рабочему |
ходу пружины |
S — |
= 145 мм, составит |
|
|
|
|
|
|
АР = ЮОО 4 - = Ю00 4 Й - — Ю70 кгс. |
|
|
|
/1 |
13,5 |
|
|
|
Пусть L — свободная длина пружины. L l — длина пружины после затяжки гайкой, L 2 — длина пружины при нагруженном крюке.
Рабочий ход пружины |
|
|
|
|
|
|
|
|
S = L1 — Ьч, = 145 мм. |
|
Длине |
L x соответствует усилие |
сжатия |
Р х. |
|
|
Рх — Рр— |
\ Р |
= 2600 |
1070 |
2065 кгс. |
|
2 |
|
2 |
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
Длине |
Ь г соответствует усилие |
сжатия |
Р г. |
|
|
P* = PV |
|
■Щ- = 2600 + 535 = 3135 кгс. |
Длина |
предварительного сжатия пружины |
|
|
д т |
|
1\Р\ |
|
13,5-2065 |
28 см. |
|
1 — |
|
1000 |
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
Сжатие пружины при нагруженном крюке |
|
|
Л£2 = |
|
|
+ S = 28 4-14,5 == 42,5 см. |
Напряжение сжатия в пружине |
|
|
|
|
асж = [асж] / |
Г |
= 5800 • -|Щ - == 3840 кгс/см2, |
что ниже допустимого.
Длина прутка для изготовления пружины
иcos а
где а — угол подъема витков ненагруженной пружины, а = 9°.
|
Ls |
3.14-22,6 ■12 |
880 см. |
|
0,967 |
|
|
|
Задача 122. Рассчитать пластинчатый крюк на прочность в наибо лее опасных сечениях, если максимальная нагрузка на крюке со ставляет Qkр = 160 тс. Материал для изготовления крюка — сталь ЗОХГС, предел прочности которой ав = 90—100 кгс/мм2. Размеры крюка, необходимые для расчета, приведены на рис. 16 и 17.
Решение. Собственно крюк выполнен из четырех пластин, изго товленных из легированной и термообработанной листовой стали высокого качества, соединенных между собой заклепками с потай ными головками (на рис. 16 заклепки не показаны). Пластинчатый крюк имеет три отверстия. В верхнем отверстии устанавливается ось, при помощи которой пластинчатый крюк подвешивается к стволу крюка. Ось-имеет с одной стороны буртик, а с другой стороны кре пится к стволу крюка стопорной планкой, которая удерживает ось от продольного перемещения и проворачивания. Нижнее и среднее отверстия служат для крепления боковых рогов (среднее отверстие на рис. 16 не показано). На рис. 17 показано сечение крюка / —I.
Это сечение составляет с горизонталью угол а = 12°. На рис. Hi и 17 приведены следующие данные для решения задачи: максимальная
|
|
|
|
|
|
нагрузка на крюке (?кр = |
160 тс; диаметр отверстия |
под палец |
для |
подвешивания крюка к |
стволу d = 2г = 2-75 = |
150 мм; |
R — |
= 210 |
мм; |
диаметр среднего отверстия под ось бокового рога D = |
— 170 |
мм; |
угол наклона сечения I —/ к горизонтали а = 12°; высота |
сечения h = 525,0 мм; расстояние от начала сечения до среднего отверстия а = 180 мм; расстояние от конца сечения до среднего отверстия b = 175 мм; толщина пластинчатого крюка с = 120 мм;
Рис. 17. Сечешю крюка 7— I.
расстояние от центра кривизны до наиболее растянутых волокон
|
|
|
|
их = 115 мм; |
расстояние от центра кривизны до наиболее сжатых |
волокон и2 |
= |
640 мм. Введем следующие обозначения (см. рис. 17): |
хс — центр |
тяжести сечения |
относительно оси х\ z — расстояние |
от центра кривизны сечения до нейтральной оси. |
Рассмотрим сечение I —I. |
В этом сечении крюк испытывает |
напряжения растяжения, сжатия и изгиба. Определим максималь
ные суммарные напряжения в |
сечении. |
Напряжение растяжения |
M „ h 1 |
. |
N |
|
Напряжение сжатия |
Sui |
|
F |
|
|
г |
|
|
асж |
М yth2 |
N |
|
S u 2 |
|
F |
’ |
|
|
где Ми — изгибающий момент в сечении, |
|
Ми = |
<?кр cos а/, |
|
